Hệ thống ống xả máy xăng (Phần 6: Chẩn đoán OBD)

Đây là hệ thống chẩn đoán được tích hợp trong hệ thống quản lý động cơ để giám sát những hệ thống có ảnh hưởng đến khí thải trong suốt thời gian vận hành. Những lỗi xảy ra được lưu trữ trong bộ điều khiển và được truy xuất qua một giao diện tiêu chuẩn. Thêm vào đó, khi có sự cố xảy ra, người lái được thông báo bởi một đèn báo hiệu trong xe.

Đèn báo lỗi – đèn MIL (MIL = Malfunction Indicator Lamp)

Những hư hỏng dẫn đến việc làm tăng chất độc hại trong khí thải (Bảng dưới) hoặc lỗi xảy ra trong quá trình tự kiểm tra của ECU hoặc PCM được thông báo cho người lái, chẳng hạn, qua một đèn cảnh báo màu vàng, sáng liên tục. Những sự cố có thể ảnh hưởng hoặc gây hư hại cho bộ xúc tác, thí dụ vì mất lửa, làm đèn MIL nhấp nháy.

Những hư hỏng làm đèn MIL sáng lên phải được sửa chữa lập tức. Kể từ khi đèn cảnh báo bật sáng, lộ trình của xe sẽ được lưu trữ lại trong bộ nhớ.

Trọng tải cho phép (≤ 2500 kg; hoặc xe tải nhỏ ≤ 3500 kg)	CO	HC	NO_x	PM¹⁾
Euro 5 – động cơ xăng	1,90	0,25	0,30	0,05
Euro 5 – động cơ diesel	1,90	0,25	0,54	0,05
Euro 6 – động cơ xăng	1,90	0,17	0,09	0,012
Euro 6 – động cơ diesel	1,90	0,29	0,14	0,012

Trị số giới hạn khí thải với hệ thống chẩn đoán trên ô tô cá nhân hạng M

¹⁾ PM = Particulates matter: hạt muội (bụi mịn)

Giám sát hệ thống

Những hệ thống con và cảm biến sau đây, nếu có, được giám sát liên tục hoặc một lần trong một chu kỳ vận hành:

Chức năng bộ xúc tác, bộ gia nhiệt bộ xúc tác
Chức năng cảm biến oxy
Sự mất lửa (bỏ máy)
Chức năng hồi lưu khí thải (EGR)
Chức năng của hệ thống thổi không khí thứ cấp
Hệ thống thông hơi thùng xăng
Tất cả mạch điện của những bộ phận có tác dụng quan trọng lên khí thải
Nắp đậy bình xăng, nếu không được lắp đặt cố định

Một chu kỳ vận hành bao gồm khởi động động cơ, hành trình với tốc độ quay và vận tốc nhất định cũng như giai doạn thả trôi và dừng động cơ. Sự thay đổi nhiệt độ cần thiết của nước làm mát động cơ: tối thiểu từ 22 °C lên > 70 °C.

Giám sát bộ xúc tác

Cảm biến oxy thứ hai đặt sau bộ xúc tác dùng để giám sát chức năng của bộ xúc tác. ECU so sánh tín hiệu của cả hai cảm biến.

Tín hiệu của cảm biến Lambda trên bộ xúc tác hiệu suất cao — Tín hiệu của cảm biến Lambda trên bộ xúc tác đang hoạt động bình thường

Việc điều chỉnh λ với cảm biến thứ nhất, đặt trước bộ xúc tác tạo ra một dao động đậm-nhạt. Nhờ khả năng lưu trữ oxy của bộ xúc tác với hiệu suất cao nên điện áp của cảm biến λ thứ hai dao động quanh một trị số trung bình với biên độ nhỏ.

Khi lão hóa, bộ xúc tác mất khả năng trữ oxy và chỉ có thể oxy hóa ít CO và HC hơn. Do đó, dao động của cảm biến oxy sau bộ xúc tác tương tự như dao động của cảm biến trước bộ xúc tác (Hình dưới). Bộ điều khiển động cơ phát hiện hiệu suất thấp của bộ xúc tác, lưu trữ lại sự cố này và phát tín hiệu báo lỗi đến đèn cảnh báo MIL.

Tín hiệu của cảm biến Lambda trên bộ xúc tác hiệu suất thấp — Tín hiệu của cảm biến Lambda trên bộ xúc tác có hiệu suất thấp (hư hỏng)

Giám sát cảm biến

Nếu cảm biến đặt trước bộ xúc tác bị hư do lão hóa thì tần số điều chỉnh của nó giảm dần đi. Hơn nữa, mức biên độ có thể giảm đến mức không phân biệt được hòa khí đậm-nhạt. Tín hiệu báo lỗi được phát ra khi trị số giới hạn lưu trữ trong bộ điều khiển bị vượt qua. Ngoài ra, độ lớn của điện áp có thể phát hiện sự ngắn mạch ở phía dương hay ở phía mass hoặc mạch hở. Chức năng gia nhiệt cảm biến oxy có thể được kiểm tra thông qua việc đo độ sụt áp ở một điện trở nối tiếp trong mạch gia nhiệt.

Giám sát sự mất lửa (bỏ máy)

Mỗi chu trình cháy tạo nên một gia tốc nhất định cho bánh đà. Để giám sát người ta dùng một bánh số gia (bánh răng với những mảnh phân đoạn chia đều trên chu vi) gắn ở trục khuỷu và một cảm biến gửi những tín hiệu cho bộ điều khiển động cơ để đánh giá. Nếu sự cháy trong tất cả xy-lanh bình thường, thì bước sóng của tất cả các mảnh phân đoạn bằng nhau. Sự mất lửa (bỏ máy) làm tăng độ biến đổi của trị số mô-men và tác dụng lên độ chạy êm của động cơ (Hình dưới). Qua đó, bánh đà và bánh số gia của xy-lanh bị mất lửa quay chậm hơn cho đến điểm đánh lửa tới. Điều đó có nghĩa là khoảng thời gian kéo dài thêm vài phần giây. Nếu số lần mất lửa vượt qua một trị số giới hạn nhất định, đèn cảnh báo MIL được kích hoạt. Nếu xảy ra nguy cơ làm hỏng bộ xúc tác, việc phun nhiên liệu vào xy-lanh gặp sự cố sẽ bị đình chỉ.

Giám sát chức năng của hệ thống thổi không khí thứ cấp

Hệ thống bơm không khí thứ cấp có thể được giám sát thông qua điện áp của cảm biến oxy. Khi động cơ lạnh và trong giai đoạn chạy nóng máy thì máy bơm không khí thứ cấp được bật lên tùy vào tải trọng và tốc độ quay của động cơ. Nếu hoạt động thổi không khí bình thường, điện áp cảm biến oxy nằm trong phạm vi nhạt (λ ~ 300 mV đến 100 mV). Suốt giai đoạn khởi động lạnh (khoảng 90 đến 150 giây) việc đo λ được lặp lại trong những khoảng thời gian đều đặn. Nếu có đủ số lượng về trị số điện áp thấp của cảm biến oxy được bộ điều khiển xác nhận, hệ thống thổi không khí thứ cấp được xem như hoạt động đúng chức năng.

Giám sát chức năng của hệ thống hồi lưu khí thải

Việc này có thể thực hiện bằng cách điều khiển (mở) van hồi lưu khí thải trong giai đoạn thả trôi và đo áp suất trong ống dẫn khí nạp. Nếu hệ thống hồi lưu khí thải hoạt động bình thường, áp suất trong ống dẫn khí nạp phải có sự thay đổi vì đường nối giữa cổ xả và ống dẫn khí nạp thông nhau. Nếu không, hệ thống bị lỗi và phải được chỉ báo.

Giám sát hệ thống thông hơi thùng nhiên liệu

Việc kiểm tra hệ thống thông hơi thùng nhiên liệu có thể thực hiện qua điện áp của cảm biến oxy, và thông thường được thực hiện trong lúc vận hành không tải. Trước tiên van thông hơi thùng nhiên liệu được đóng lại và trị số được xác định. Sau đó van thông hơi thùng nhiên liệu được mở ra. Nếu bình than hoạt tính chứa đầy hơi xăng, cảm biến oxy sẽ nhận ra hòa khí đậm (λ = 800 mV đến 900 mV). Nếu trong bình than hoạt tính không chứa hydrocarbon của xăng, hỗn hợp nhiên liệu-không khí nhạt lại (λ = 300 mV đến 100 mV). Bộ điều khiển ghi nhận những trị số này. Việc kiểm tra chức năng được lặp lại nhiều lần. Sau một số lần kiểm tra nhất định, nếu kết quả đạt được là hợp lý thì hệ thống thông hơi thùng nhiên liệu được đánh giá là hoạt động đúng chức năng.

Tùy theo nhà sản xuất, việc kiểm tra mạch điện chỉ cần thực hiện cho hệ thống không khí thứ cấp, cho van hồi lưu khí thải và van thông hơi thùng nhiên liệu.

Xem thêm: